如果地球停止公轉,那它需要多久才會掉進太陽?


如果地球停止公轉,那它需要多久才會掉進太陽?

簡短答案:大約65天。

詳細答案:如果地球在它的軌道上停了下來會發生什麼?別擔心,這實際上是不可能發生的。地球已經繞太陽運行了近50億年,沒有任何嚴重的破壞,而且在可見的未來也不會停止公轉。

但如果地球真的在軌道上停止公轉了會怎樣呢?類似於在塔尖上釋放的一個球會加速衝向地面,地球也將開始加速衝向太陽。讓我們計算一下撞擊的時間。

如果地球停止公轉,那它需要多久才會掉進太陽?

直接計算的方法是困難的。由於地球離太陽越來越近,它們之間的引力越來越大,所以地球加速度更快,這涉及到在計算機上整合引力,但這比較麻煩。

相反,這裡要運用開普勒定律。行星的軌道是橢圓的,太陽在一個焦點上。目前,地球圍繞太陽的軌道非常接近圓形,半徑為1天文單位(約為1.5億千米)。

地球全年不會離太陽太近或者離太陽太遠。相反,如果我們想象地球有一個高度橢圓的軌道,我們會看到不同的景象。橢圓軌道上的物體在軌道上最遙遠的點運動是緩慢的,但它們在接近時下落的速度越來越快,最終繞著後側旋轉,並重新回到它們開始的地方。

如果地球停止公轉,那它需要多久才會掉進太陽?

為什麼這很重要?我們的地球(在它的軌道上停止了)現在在一個橢圓軌道上,這是一個非常特殊的橢圓軌道,橢圓被摺疊成一條穿過太陽的直線,但它還是一個橢圓軌道。這個軌道的半徑是橢圓的一半,稱為半長軸,也就是目前與太陽距離的一半。

因為我們瞭解半長軸,就可以用開普勒第三定律,它把軌道的半長軸和軌道週期聯繫起來:

如果地球停止公轉,那它需要多久才會掉進太陽?

上式中,P是軌道週期,a是半長軸,G是引力常數,M是太陽的質量。

在半長軸上代入0.5天文單位,我們發現軌道週期是129天。這個數字是完成一個完整軌道所需的時間,因此數字的一半將告訴我們從地球到太陽的一半軌道需要多長時間。所以地球需要大約65天才能到達太陽。


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